[发明专利]一种自热平衡红土矿还原方法

说明书

本发明属于有色冶炼技术领域，具体涉及一种红土矿自热平衡还原方法。本发明还原工艺使用煤作为还原剂，一方面利用红土矿自带的结晶水在高温下蒸发后与煤发生水煤气反应产生煤气，另一方面还原过程也产生煤气及煤中分解的挥发分，这些混合煤气在高温下引出返回燃烧室燃烧作为热源，无需使用额外的煤气等燃料，流程简单，能耗低，节能环保。采用的煤为廉价的低等级的烟煤，实现了自供热还原，节能环保，且生产成本较低。本直接还原竖炉可实现自供热直接还原，无需或只需少量的额外燃气，可有效降低能耗和生产成本。

技术领域

本发明属于有色冶炼技术领域，具体涉及一种红土矿自热平衡还原方法。

背景技术

目前，红土矿的冶炼其前端主要采用回转窑工艺，其工艺流程长，还原温度低，金属化率低，还原剂消耗量大，回转窑容易结圈，作业率低，规模小。

传统的直接还原工艺均需要外供热量来实现还原功能，通过固体或气体燃料来提供热量，工序较为繁琐，能量利用效率低。

众多以煤做燃料或还原剂的工艺，其煤中重质焦油较多，褐煤轻质焦油多，一吨烟煤其焦油产量在20～60kg/Nm³，干煤气中约0.01～0.02kg/Nm³。随着煤气温度的降低，焦油蒸汽冷凝为焦油雾，与煤气中的灰尘凝聚并沉积与设备及管道中，影响煤气的输送，需要对煤气进行进化，除去焦油及灰尘。

因此有必要设计一种红土矿自热平衡还原方法以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供了一种红土矿自热平衡还原工艺，直接将含结晶水的红土矿加入还原炉中，一方面在高温区蒸发的结晶水可以与煤作用生成水煤气，另一方面还原过程产生的煤气及煤自身分解的挥发分，三者组成的混合煤气在高温段均为气态，可由引风机直接引出自循环使用，这直接利用了红土矿中的结晶水以及煤的焦油，完成了制气、还原、供热的复合功能，达到了工序简单、流程短、能耗低、节能环保，降低生产成本的目的。

本发明提供一种用于红土矿冶炼的还原竖炉，其包括一个燃烧室(2)和至少一个还原室(1)，所述还原室(1)呈竖直设置的圆柱体结构，多个还原室(1)可阵列布置于所述燃烧室(2)内；还原室(1)顶部均设有加料口，还原室(1)底部均设有排料口；还原室(1)的上部设有气体引出口，所述燃烧室(2)设有外供燃气入口、助燃空气入口及多个还原室气体入口，多个所述还原室气体入口环设于所述燃烧室(2)位于竖直方向上的中段部分，每个还原室气体入口通过煤气管与至少一个所述气体引出口连通，外供燃气入口通过燃气管道与外供燃气源连接，助燃空气入口通过助燃空气管道与鼓风机连接。

进一步的，由于燃烧室2与还原室1依次接触排列，因此，还原室1的气体引出口，燃烧室2的外供燃气入口、还原室气体入口及助燃空气入口可分别设于对应炉体的侧面(即非与相邻的还原室1或燃烧室2的接触面)。由于外供燃气、还原室气体通入燃烧室2中部燃烧，因此在燃烧室2内自上而下依次形成中温段、高温段和低温段，相应地在各所述还原室1内，自上而下依次形成预热段、还原段和冷却段。

进一步的，为提高冷却段的冷却能力，可在冷却段内设置冷却机构，如采用现有的竖炉冷却段冷却方式，即在冷却段下端设置冷却气喷吹结构，在冷却段上端设置冷却气收集结构；或采用如下结构：该冷却机构包括设于对应冷却段内的还原室炉墙3中的冷却水道，各所述冷却水道的入口均与冷却水供应管连通，各所述冷却水道的出口均与冷却水回流管连通，冷却段内的还原室炉墙3形成对还原产品进行冷却的冷却壁；冷却水道可在对应的还原室炉墙3内蛇形布置，以提高换热面积。